Pomerne podrobné informácie o organizmoch, ktoré nás zaujímajú, poskytujú učebnice z predmetu „biológia“(6. ročník). Všeobecná charakteristika húb je však témou na celé knihy a vedecké práce. A to nie je prekvapujúce - je veľmi zaujímavé ich študovať.
Huby, ktorých všeobecná charakteristika je uvedená v tomto článku podľa ekologických a trofických ukazovateľov, sú heterotrofné eukaryoty s výlučne osmotrofným typom výživy. Táto definícia ich jasne odlišuje od iných organizmov v priestore, ktorý zaberá biota. Všeobecná charakteristika húb naznačuje, že práve osmotrofický spôsob výživy určuje ich morfologické, fyziologické a biochemické vlastnosti.
Vegetatívne telo húb
Vegetatívnym telom väčšiny húb je vysoko rozvetvené vlákno (hýfy) s neobmedzeným rastom, ktorého súhrn je tzv.mycélium alebo mycélium. Mycélium je zvyčajne úplne ponorené do substrátu (pôda, rastlinné pletivo, trus zvierat, zvyšky rastlín atď.) a takéto vlastnosti jeho štruktúry umožňujú celému telu extrahovať z neho živiny na maximum pomocou exoosmózy.
Organické látky v uvedených substrátoch sú prevažne vo forme vysokomolekulárnych polymérov (proteíny, polysacharidy, nukleové kyseliny), ktoré neprechádzajú cez bunkové membrány. Preto huby, ktorých všeobecné charakteristiky nás zaujímajú, vylučujú do substrátu depolymerázové enzýmy, ktoré štiepia polyméry na oligo- a monoméry, ktoré môžu byť transportované do buniek. Ak sa u zvierat tráviace enzýmy vylučujú vo vnútri čreva, potom sa u húb vylučujú von a potom možno hubové hýfy prirovnať k črevu obrátenému naruby.
Rozmnožovanie húb
Úplné ponorenie mycélia do substrátu obmedzuje možnosť ich usadzovania v priestore. Preto ich rozmnožovacie orgány vyčnievajú na povrch substrátu alebo nad ním vystupujú, aby sa šírili vo vzduchu alebo (ak je substrát vo vode) vo vodnom prostredí. U mnohých húb (makromycét) sú výtrusné orgány veľké, dobre viditeľné voľným okom (klobúčikovité huby vystupujúce nad pôdu alebo huby rastúce na strome). Iné huby (mikromycéty) majú malé sporulačné orgány, ich štruktúra je viditeľná iba pod mikroskopom, ale s hromadným vývojom vytvárajú farebné plaky vo forme plesní na rôznych substrátoch.
Dve kráľovstvá húb
Fylogenetické konštrukcie ukazujú, že ekomorf "huby" nie je homogénnou monofyletickou skupinou, ale je rozdelený na dve fyly (kráľovstvá). Väčšina, nazývaná „pravé huby“(eumycéty), je monofyletická a predstavuje skutočné kráľovstvo húb (huby). Menšia časť, nazývaná „hubovité organizmy“(pseudomycéty), je zaradená spolu s niektorými riasami do ríše Stramenopila, v ktorej je zoskupená do dvoch divízií – Oomycota (oomycéty) a Labyrinthulomycota (sieťované slizovce). Na základe tohto delenia sa buduje všeobecná charakteristika húb. Klobúkové huby, ako vidíte, sú len časťou ich odrody.
Primárne a sekundárne metabolity
Všetky metabolity sú podmienene rozdelené na primárne a sekundárne. Primárne metabolity sú nevyhnutné pre rast organizmu a sú nenahraditeľné. Sú to nukleové kyseliny, bielkoviny, sacharidy, koenzýmy, lipidy atď. Z nich sa budujú bunkové organely - jadrá, mitochondrie, ribozómy, bunkové steny a membránové štruktúry, ktoré huby majú. Všeobecnou charakteristikou primárnych metabolitov je, že ich usadeniny bunka využíva ako zdroje výživy a energie. Sekundárne metabolity sú nevyhnutné pre adaptáciu organizmu na životné podmienky. U niektorých druhov sa môžu vyskytovať a u iných chýbajú. Na rozdiel od primárnych metabolitov sú sekundárne metabolity zvyčajne zlúčeniny s nízkou molekulovou hmotnosťou.
Proteíny
Štrukturálne proteíny sú súčasťou bunkovej steny, membránových štruktúr,chromozómy, z ktorých sú vybudované prvky cytoskeletu – mikrotubuly a mikrofilamenty. Enzymatické proteíny zabezpečujú všetky vnútrobunkové procesy a interakciu s prostredím.
Sacharidy
Štrukturálne polymérne sacharidy sú základom bunkovej steny, ktorú majú huby. Všeobecná charakteristika takýchto sacharidov z hľadiska chemického zloženia nám umožňuje rozdeliť ich do troch skupín: glukóza, ostatné monosacharidy a sacharidy kovalentne viazané na peptidy (glykoproteíny).
Glukózové polyméry sú glukány, chitíny a celulóza. Glukány sú lineárne alebo rozvetvené reťazce molekúl glukózy. Tvoria vonkajšiu vrstvu bunkovej steny väčšiny húb. V molekulách chitínu sú zvyšky glukózy spojené s aminoskupinami (aminované), ku ktorým sú zase pripojené (acetylované) zvyšky kyseliny octovej. Molekuly "zosieťované" navzájom rozvetvenými molekulami iných polysacharidov tvoria pevný rám bunkovej steny. Celulóza bola nájdená vo všetkých študovaných oomycétach, v ktorých tvorí asi 10 % hmoty bunkovej steny. Dlho sa verilo, že skutočným hubám chýba, ale teraz bola jeho prítomnosť preukázaná v stene niektorých askomycét (rod Ophiostoma).
Polyméry iných monosacharidov (manóza, galaktóza atď.), ktoré sa vo vyšších rastlinách nazývajú hemicelulóza, sa nenachádzajú vo všetkých skupinách húb. V bunkových stenách kvasiniek je obzvlášť veľa manózových polymérov – manánov. Zdá sa, že toto zloženie steny poskytuje pučanie lepšie ako glukán.
Nakoniec, všeobecné charakteristiky húb môžubyť doplnené tým, že ich bunkové steny, podobne ako rastliny, obsahujú veľa polysacharidov spojených s molekulami proteínov - peptidoglukány, mananoproteíny atď. Tvoria strednú vrstvu viacvrstvovej bunkovej steny a zohrávajú dôležitú úlohu jednak pri udržiavaní štrukturálnej integrity buniek a vo svojich výmenných procesoch s okolím.
Rezervujte sacharidy
Tento článok poskytuje pomerne podrobný všeobecný popis húb. 6. ročník školy je obdobím, kedy sa s týmito organizmami prvýkrát podrobne zoznamujeme na hodinách biológie. Ponúkame prehĺbenie vedomostí a ich podrobnejšie štúdium. Prejdime k popisu rezervných sacharidov.
Huby nenašli hlavný rezervný polysacharid obsiahnutý vo vyšších rastlinách a mnohých riasach – škrob. Glukóza v eumycétach je uložená ako glukán, blízko glykogénu živočíšneho škrobu. Okrem glukánov majú huby aj ďalšie zásobné sacharidy, z ktorých niektoré sú jedinečné pre ríšu húb. Ide predovšetkým o disacharid trehalózu. Po dlhú dobu sa trehalóza nachádzala iba v hubách, a preto dostala svoje druhé meno - mykóza. Teraz sa vyskytuje aj v niektorých vyšších rastlinách ako vedľajšia zlúčenina. Trehalóza hrá dôležitú úlohu pri adaptácii buniek húb na stres a pri regulácii osmotických procesov. Bunky húb obsahujú aj cukrové alkoholy - manitol, sorbitol, xylitol atď.
Lipidy
Dôležité sú lipidy (estery glycerolu s alifatickými monokarboxylovými kyselinami s priamym reťazcom)rezervné produkty, ukladajú sa v bunke vo forme kvapiek tuku. Huby sa vyznačujú vysokým obsahom polynenasýtených (majú niekoľko dvojitých väzieb v alifatickom reťazci) mastných kyselín, ako je linolénová - s tromi a arachidónová - so štyrmi dvojitými väzbami. Vo forme fosfolipidov (étericky spojených s kyselinou fosforečnou) sú lipidy hlavnými zložkami bunkových membrán. Dôležitú úlohu pri tvorbe membránových štruktúr zohrávajú aj sterolové lipoidy, ktoré dodávajú membráne pevnosť. Na rozdiel od živočíšneho cholesterolu, ktorý má v molekule 27 atómov uhlíka (C-27), a rastlinných fytosterolov (C-29), hlavným hubovým sterolom je ergosterol (C-28).
Sekundárne metabolity: pigmenty
Huby neobsahujú fotosyntetické pigmenty, ale produkujú veľké množstvo zlúčenín, ktoré farbia mycélium, rozmnožovacie orgány alebo substrát. Podľa chemickej povahy je väčšina pigmentov terpenoidy (karotenoidy) alebo aromatické zlúčeniny. Vykonávajú rôzne funkcie. Pomarančové deriváty karoténu teda indukujú priebeh pohlavného procesu u hlienových húb; tmavozelené a čierne fenolové pigmenty aspergillus sa ukladajú len v spóronosnom aparáte, ktorý sa na rozdiel od substrátového mycélia tvorí na vzduchu a vo výtrusoch na ochranu pred ultrafialovým svetlom; tmavo sfarbený melanín sa ukladá v bunkových stenách, čím zvyšuje ich pevnosť.
Toxíny a antibiotiká
Mnohé huby produkujú zlúčeniny, ktoré sú toxické pre iné organizmy, ktoréčasto sa zaznamenáva, keď sa zostavuje všeobecný opis húb (učebnica pre 6. ročník alebo učebnica pre vysokú školu). Látky toxické pre mikroorganizmy sa nazývajú antibiotiká, toxické pre rastliny – fytotoxíny, toxické pre zvieratá a ľudí – mykotoxíny. Niektoré metabolity húb, ktoré sú toxické pre rôzne skupiny organizmov (mikroorganizmy a rastliny, rastliny a živočíchy), majú komplexný účinok. Antibiotiká sú syntetizované mnohými hubami žijúcimi v pôde, ktoré musia súťažiť o výživné substráty s inými mikroorganizmami. Ich chemická povaha a mechanizmus účinku sú rôznorodé. Antibiotiká penicilíny a cefalosporíny teda inhibujú syntézu bunkovej steny v baktériách, trichotecíny - syntézu proteínov v eukaryotických mikroorganizmoch, griseofulvín - mitóza.
Fytotoxíny a mitotoxíny
Fytotoxíny vylučované hubami do tkaniva infikovanej rastliny spôsobujú smrť rastlinných buniek, ktoré sa potom stávajú ľahkou korisťou pre parazita. Toxíny inhibujú enzymatické procesy v bunkách infikovaných rastlín (napr. tentoxín huby Alternaria inhibuje fotosyntetickú fosforyláciu), majú silný membranotropný účinok a ovplyvňujú transport látok cez membrány, transmembránový transport iónov (kyselina fusarová, fusikokín atď.).).
Mykotoxíny sa delia do dvoch skupín - toxíny mikroskopických húb (mikromycéty) a toxíny makromycét húb s veľkými plodnicami. Prvé sú obzvlášť nebezpečné pri hubách, ktoré infikujú rastlinyvýrobky používané na výrobu potravín. Napríklad námeľové skleróciá akumulujú alkaloidy (heterocykly obsahujúce dusík), čo sú nervové jedy. Pri pečení sa neničia, preto je chlieb upečený z múky s prímesou mletých sklerócií mimoriadne nebezpečný. Jeho použitie môže spôsobiť vážne otravy, často smrteľné. Ďalším obilným parazitom je pôvodca klasových fuzárií. Ide o hubu Fusarium, ktorá do zrna uvoľňuje terpenoidné toxíny, ktoré tiež spôsobujú vážne otravy (chlieb upečený z múky infikovanej Fusarium sa ľudovo nazýval „opitý chlieb“, pretože spôsoboval závraty, zvracanie a ďalšie príznaky pripomínajúce ťažkú otravu alkoholom).
Potravinové huby
V súčasnosti sa v biológii nazhromaždilo pomerne veľa informácií o ich výžive. Všeobecné charakteristiky húb z tohto hľadiska sú nasledovné. Výživa väčšiny húb prebieha na úkor rastlín, preto majú aktívne enzýmy, ktoré rozkladajú štruktúrne a zásobné polysacharidy v živých rastlinách a rastlinných odpadoch. Ide o pektinázy, ktoré štiepia kyselinu polygalakturónovú (pektín) na oligogalakturonidy s nízkou molekulovou hmotnosťou, xylanázy, celobiázy a celulózy, ktoré štiepia celulózu a hemicelulózu – hlavné sacharidové zložky bunkovej steny rastlín, amylázu, ktorá rozkladá škrob atď. Druhá zložka rastlinných buniek po celulóze na hmotnosť je lignín, čo je trojrozmerný polymér aromatických kruhov. Najmä veľa v lignifikovaných bunkách. Lignín je najperzistentnejší rastlinný polymér a len huby (hlavne drevokazné huby droždie) majú lignázové enzýmy, ktoré ho rozkladajú. Parazitické huby, ktoré ovplyvňujú kožu zvierat a ľudí (koža, vlasy, perie), vylučujú enzýmy, ktoré ničia keratínový proteín, z ktorého sú postavené.
Väčšinu vymenovaných enzýmov syntetizujú bunky nie neustále za účelom úspory energie, ale iba v prítomnosti zodpovedajúcej látky v prostredí (napríklad, ak v prostredí nie je pektín, potom pektináza nie je syntetizovaný). Nie sú konštitutívne, ale podliehajú substrátovej indukcii. Okrem toho nevznikajú, ak médium obsahuje zmes živín s priaznivejšími zlúčeninami energetického metabolizmu (katabolity). Napríklad konečným produktom deštrukcie väčšiny polysacharidov je glukóza, preto v prostredí, ktoré okrem pektínu alebo celulózy obsahuje glukózu, nevznikajú pektinázy a celulázy. Sotva sa odporúča vykonávať zložité chemické procesy na získanie glukózy, ak je už prítomná v rastovom médiu. Toto nariadenie sa nazýva katabolitná represia.
Asexuálna reprodukcia
Pokračujúc v odhaľovaní takej témy ako "Všeobecné vlastnosti húb", stručne popíšeme vlastnosti reprodukcie. Nepohlavné rozmnožovanie v týchto organizmoch sa môže uskutočňovať mobilnými a nepohyblivými spórami. Zoospóry tvoria malý počet húb, vodných a suchozemských, v ktorých sú jasne vysledovateľné genetické vzťahy s vodnými. Štruktúra bičíkov v zoospórach oomycét a hyfychytrie je podobná štruktúre opísanej pre ochrofyty.riasy a chytridiomycéty sa budú brať do úvahy pri opise tejto skupiny. Väčšina druhov húb sa rozmnožuje nehybnými spórami, čo naznačuje ich veľmi dlhý pád. Spóry sa môžu tvoriť endogénne v sporangiách (sporangiospóry) alebo exogénne (konídie). Endogénne spóry sa uvoľňujú až po zničení sporangia, ku ktorému zvyčajne dochádza, keď sa namočí. Vo výtrusniciach sa zvyčajne tvorí veľké množstvo (tisíce) výtrusov, niektoré druhy však vytvárajú malé výtrusy (sporangiole), v ktorých je len málo výtrusov (niekedy jedna). V druhom prípade sa membrány sporangioli a spóry môžu zlúčiť a potom endogénna spóra funguje ako exogénna. To naznačuje primárny výskyt endogénnych spór, ktoré boli prekurzormi exogénnych spór.
Sexuálna reprodukcia
Najčastejším a najjednoduchším typom pohlavného procesu je splynutie dvoch vegetatívnych buniek, ktoré nie sú diferencované na gaméty, nazývané somatogamia. Podobný typ pohlavného procesu je charakteristický pre kvasinky askomycét, mnohé bazídiomycéty a iné huby. Niekedy prebieha aj bez bunkovej fúzie, jednoduchého splynutia jadier vo vnútri bunky. Zložitejšiemu sexuálnemu procesu predchádza oddelenie partnerských miest mycélia (gametangia), ktoré následne splývajú. Takýto sexuálny proces, gametangiogamia, je charakteristický pre mnohé zygo- a askomycéty. Nakoniec huby majú gametogamiu spoločnú aj pre iné eukaryotické organizmy, t.j. fúzia špecializovaných gamét.
Klasická izo- a heterogamia charakteristická pre riasy,sa nachádzajú len v nižších hubách – chytridiomycétoch. Klasická oogamia v hubách vôbec neexistuje. Dokonca aj oomycéty, ktoré sú takto pomenované kvôli svojej oogamii, nemajú samčie gaméty (spermie alebo spermie) a vajíčkam v oogóniu chýba vlastná bunková stena a nazývajú sa oosféry. Niektoré druhy vačnatcov majú oogónium (ale bez samičích vajcových gamét, t. j. predstavujúce gametangiu), ale nemajú anteridium, takže k oplodneniu dochádza vegetatívnou hýfou. Iné askomycéty a basidiomycétové hrdzavé huby majú samčie gaméty - spermie, ale chýbajú im samičie gaméty a niekedy gametangia (spermatogamia). U niektorých druhov majú spermie dvojakú funkciu – samčie gaméty a nepohlavné spóry (konídie).
Záver
Všeobecná charakteristika húb: výživa a dýchanie, rozmnožovanie spór – to všetko veľmi zaujíma milovníkov prírody. Ide predsa o jedinečné organizmy, ktoré nepatria ani rastlinám, ani živočíchom. Po otvorení témy „Všeobecná charakteristika húb“(7. ročník) v učebnici zistíte, že tvoria samostatné kráľovstvo. Ďalšími kráľovstvami sú zvieratá, rastliny, vírusy a baktérie. Téma „Všeobecná charakteristika a význam húb“, uvedená v školských učebniciach a v tomto článku, je len základnými informáciami o nich. Boli o nich napísané celé knihy, takže ich môžete študovať veľmi dlho. Jednou z najzaujímavejších tém je podľa nás všeobecná charakteristika plesňových húb. Pleseň je jedným znajstarší druh živých organizmov na Zemi. Objavil sa pred 200 miliónmi rokov a v moderných podmienkach sa cíti skvele. Otvorte si časť ktorejkoľvek školskej učebnice "Kráľovstvo húb. Všeobecná charakteristika" (6. ročník) a nájdete o nej podrobnejšie informácie.
